(57)【要約】【課題】光触媒層を転写することのできる転写膜を提供する。【解決手段】基材１０１と、基材１０１によって担持された、光触媒性材料を含む光触媒層１０３とを有し、基材１０１と光触媒層１０３との間には、水溶性樹脂層１０２が配置されている。水溶性樹脂層１０２を配置したことにより、光触媒層１０３を対象物２０１に接着した後、基材１０１を剥離して、光触媒層１０３を基材１０１から対象物２０１へ転写することが可能となる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材と、前記基材によって担持された、光触媒性材料を含む光触媒層とを有し、
前記基材と前記光触媒層との間には、水溶性樹脂層が配置されていることを特徴とする光触媒層転写膜。
【請求項２】
請求項１に記載の光触媒層転写膜において、前記水溶性樹脂層は、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、水溶性ナイロン、アクリル酸誘導体、水溶性セルロース類、蛋白質、糖類、でんぷんのうち少なくとも一種類以上の高分子を含むことを特徴とする光触媒層転写膜。
【請求項３】
請求項１または２に記載の光触媒層転写膜において、前記光触媒層を対象物に接着するための接着層を有し、前記水溶性樹脂層と基材との接着力は、前記接着層の対象物に対する接着力よりも小さいことを特徴とする光触媒層転写膜。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の光触媒層転写膜において、前記光触媒層の上には、無機材料を主体としたアンカー層が配置されていることを特徴とする光触媒層転写膜層。
【請求項５】
光触媒層と、その上を被覆する水溶性樹脂層とを表面に備えたことを特徴とする光触媒層を備えた物品。
【請求項６】
対象物上に光触媒層を形成する方法であって、
基材と、前記基材によって担持された光触媒層と、前記基材と前記光触媒層との間に配置された水溶性樹脂層とを有する光触媒層転写膜を用意し、該転写膜の前記光触媒層側を対象物に接着する工程と、
前記基材を前記光触媒層から剥離する工程とを含むことを特徴とする光触媒層形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所望の製品上に光触媒層を形成するための転写膜に関する。
【背景技術】
【０００２】
二酸化チタン等の光触媒性材料は、紫外線の照射を受けると活性化され、超親水性および有機物分解性を発揮することが知られている。この作用を利用して、製品の表面を光触媒性材料で被覆しておくことにより、セルフクリーニング効果、防汚効果、殺菌効果等の様々な効果が得る製品が実用化されている。光触媒性材料を含む被膜の形成方法としては、スパッタリング法等の気相成長法により対象物表面上に直接光触媒性材料層を成膜する方法の他、光触媒性材料を含有する塗料を対象物表面に塗布後乾燥させる方法や、表面に光触媒性材料含有層を予め形成した基材フィルムを対象物表面に貼り付ける方法等がある。光触媒性材料含有層を基材上に配置したフィルムは、例えば特許文献１、２に記載されている。
【特許文献１】特許第２７５６４７４号公報
【特許文献２】特許第３０３８５９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
気相成長法によって光触媒性材料層を成膜する方法は、コストがかかると共に、成膜装置のサイズ上の制約から大面積の対象物に被膜を形成することが難しい。一方、光触媒性材料を含有する塗料を対象物表面に塗布する方法は、塗膜の膜厚を均一にすることが困難であり、形成された被膜に虹色の干渉縞が生じやすいという問題がある。一方、光触媒性材料含有層を基材上に担持させたフィルムを貼り付ける方法は、予め工場で均一な膜厚の光触媒性材料含有層を基材フィルム上に形成することができるため、干渉縞の問題を解決できる。しかしながら、このフィルムを対象物に貼り付けると、光触媒層を担持している基材フィルムもが対象物表面を覆ってしまうため、対象物の素材感を損なう、複雑な形状の対象物の表面で基材フィルムが皺になる等の別の問題が生じていた。このため、基材フィルムが対象物表面を覆うことが許容できる対象物にしか使用できず、用途が限定されていた。
【０００４】
本発明は、光触媒層を転写することのできる転写膜を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するためには、基材フィルム上に担持された光触媒層のみを対象物に接着させ、基材フィルムは剥離する、いわゆる転写膜の構造にすることが考えられる。一般的な転写膜は、転写したい層を、滑らかな樹脂製の基材フィルム上に担持させたものであり、基材フィルムとして転写層に対する接着性が低いものを用いることにより基材フィルムの剥離を可能にしている。また、うまく転写するために、転写層にはある程度の膜厚が必要である。
【０００６】
しかしながら、本発明では、転写したい層が光触媒層であり、対象物の素材感を損なわないために非常に薄い膜厚（一般的には０．１μｍ程度）にすることが望ましく、薄い層から基材フィルムを剥離して転写することが難しい。しかも、光触媒層は、紫外線を受けると有機物を分解する性質を有しており、従来の一般的な転写膜の構造では樹脂製の基材フィルムを界面から腐食していく。この腐食により、光触媒層と基材フィルムとの界面が入り組み、粗な界面になってしまうため、基材フィルムを光触媒層との界面から剥離することがますます困難になる。このため従来、光触媒層の転写膜は、実現されていなかった。
【０００７】
本発明では、これらの課題を解決して光触媒層の転写膜を実現するために、基材フィルムと光触媒層との間に水溶性樹脂層を配置する。水溶性樹脂層を配置することにより、基材を水溶性樹脂層との界面で剥離することが可能となるとともに、水溶性樹脂層は、基材フィルムの剥離時に薄い膜厚の光触媒層を担持する作用を果たす。しかも、水溶性樹脂層は、光触媒層によって腐食された場合であっても、雨等の自然の水で濡れたり、水道水等で洗い流したりすることにより溶解して流れ落ち、除去されるため、光触媒層の光触媒性能を妨げることもない。
【０００８】
以上のことから、本発明では、基材と、基材によって担持された、光触媒性材料を含む光触媒層とを有し、基材と光触媒層との間には、水溶性樹脂層が配置されていることを特徴とする光触媒層転写膜を提供する。このように水溶性樹脂層を配置したことにより、光触媒層を対象物に接着し、基材を剥離して、光触媒層を基材から対象物へ転写することが可能となる。
【０００９】
上記水溶性樹脂層は、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、水溶性ナイロン、アクリル酸誘導体、水溶性セルロース類、蛋白質、糖類、でんぷんのうち少なくとも一種類以上の高分子を含む構成にすることができる。
【００１０】
また、上記光触媒層を対象物に接着するための接着層をさらに有する構成にすることが可能である。この場合、水溶性樹脂層と基材との接着力は、接着層と対象物の接着力よりも小さくなるように設計する。
【００１１】
上記光触媒層の上には、無機材料層を配置することが可能であり、これにより、光触媒層によって対象物が腐食されるのを防止できる。
【００１２】
また、本発明の別の態様によれば、光触媒層と、その上を被覆する水溶性樹脂層とを表面に備えたことを特徴とする光触媒層を備えた物品が提供される。
【００１３】
さらに本発明の別の態様によれば、対象物上に光触媒層を形成する方法であって、
基材と、基材によって担持された光触媒層と、基材と前記光触媒層との間に配置された水溶性樹脂層とを有する光触媒層転写膜を用意し、この転写膜の光触媒層側を対象物に接着する工程と、基材を光触媒層から剥離する工程とを含むことを特徴とする光触媒層形方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の一実施の形態の光触媒層転写膜について図面を用いて説明する。
本実施の形態の光触媒層転写膜は、図１に示したように、フィルム状の基材１０１と、その表面に順に積層された、水溶性樹脂層１０２と光触媒層１０３とを含む。光触媒層１０３上には、必要に応じてアンカー層１０４が配置されるが、アンカー層１０４は備えなくてもよい。
【００１５】
このように本実施の形態では、光触媒層１０３と基材１０１との間に水溶性樹脂層１０２を配置したことにより、図２（ａ），（ｂ）のように光触媒層１０３（もしくはアンカー層１０４）を対象物２０１に接着層２０２等で貼り付けた後、図２（ｃ）のように基材１０１を水溶性樹脂層１０２との界面から剥がすことが可能になる。また、水溶性樹脂層１０２は、基材１０１の剥離時に光触媒層１０３を担持する作用をするため、光触媒層１０３が薄い膜厚であっても、光触媒層１０３を傷つけることなく基材１０１を剥がして転写することが可能になる。このように転写することにより、基材１０１を対象物２０１上に残すことなく、光触媒層１０３を対象物に接着することが可能になるため、基材１０１で対象物２０１が被覆されることがなく、従来問題となっていた基材によって対象物の素材感が損なれる、基材が対象物上で皺になるという課題を解決できる。
【００１６】
光触媒層１０３は、光触媒性材料を含む層であり、光触媒性材料のみからなる層であっても、光触媒性材料を結着剤等で結着させた層であってもよい。光触媒性材料としては、例えばＴｉＯ２、ＺｎＯ、ＳｎＯ２、ＳｒＴｉＯ３、ＷＯ３、Ｂｉ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３を用いることができる。本実施の形態では、粒径が微小（ｎｍオーダー）のＴｉＯ２粒子が結着剤であるシリカ中に分散した層を光触媒層１０３とする。光触媒層１０３の厚さは、光触媒性能を高めるためには厚い方が望ましいが、透明性を保つためには薄い方が望ましい。そこでこれらの兼ね合いを取って、０．０５μｍから１μｍであることが好ましく、しかも、干渉縞を生じないように所定の厚みムラ以下の均一な厚さに形成する。本実施の形態では、光触媒層１０３の厚さを０．１μｍとし、厚みムラは±５％未満としている。
【００１７】
水溶性樹脂層１０２は、基材１０１と接着性の低い水溶性樹脂によって構成されている。基材１０１との接着力は、光触媒層１０３（もしくはアンカー層１０４）を対象物に接着する接着力よりも小さくなるように設計されている。すなわち、対象物への接着方法（接着剤、粘着剤、熱圧着等）に応じて、その方法で生じる接着力よりも水溶性樹脂層１０２と基材１０１との接着力が小さくなるように、水溶性樹脂を選択する。また、水溶性樹脂は、乾いた状態では層１０２を形成でき、かつ、光触媒層１０３を担持できる程度の強度があることが必要である。また、水溶性は高い方が、水で流れ易いため好ましい。
【００１８】
水溶性樹脂としては、例えば、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、水溶性ナイロン、（メタ）アクリル酸誘導体、ならびに、ヒドロキシエチルセルロースやメチルセルロース等の水溶性セルロース類、で代表される合成水溶性樹脂を用いることができる。また、蛋白質、糖類、でんぷん等の天然水溶性樹脂を用いることもできる。これら水溶性樹脂としては、例えば、ポリビニルアルコールを好適に用いることができ、けん化度および重合度が低いものが好ましい。具体的には、重合度は、１００〜２０００の範囲であることが好ましい。けん化度は７０％以上９０％以下であることが好ましい。けん化度は７０％以上９０％以下の範囲よりも高くても低くても水への溶解性が低下してしまうためである。特に、けん化度７０％以上９０％以下の範囲の中でも低い方が好ましい。
【００１９】
また、水溶性樹脂層１０２の膜厚は、薄すぎると基材１０１との剥離性が悪くなり、逆に厚すぎると水で溶解しにくくなるため、５μｍ以下であることが望ましい。特に、約０．１μｍ以上２．０μｍ以下であることが好ましい。
【００２０】
なお、光触媒層１０３の形成に溶媒を使用する工程が用いられる場合、水溶性樹脂は、その溶媒に浸食されない性質を持つものが使いやすく望ましい。
【００２１】
基材１０１は、水溶性樹脂１０２および光触媒層１０３を担持できる強度があり、水溶性樹脂層１０２からの剥離が可能な材質および膜厚ものであればどのようなものでもよい。例えばポリエステル、ポリプロピレン、アクリル等を用いることができる。ただし、水溶性樹脂層１０２を基材１０１上に形成する際に、水溶性樹脂層１０２とのなじみがよいものが望ましい。例えば、水溶性樹脂材料を塗布等により形成する際には、樹脂材料をはじかない性質のものが望ましい。なお、水溶性樹脂材料に水溶性を損なわない程度に界面活性剤を添加して、基材１０１への濡れ性を高めることも可能である。
【００２２】
アンカー層１０４は、無機材料が主体となる層であり、光触媒層１０３の有機物分解作用によって接着剤層２０２や対象物２０１に含有される有機物が分解されてしまうのを避けるために配置される。したがって、接着層２０２を構成する粘着剤や接着剤に有機化合物が含まれていない場合には、配置しなくてもよい。アンカー層１０４の材質としては、無機系のものが有効であり、シリカやシリコーンを主体とした材質のものを用いることができる。
【００２３】
つぎに、本実施の形態の光触媒層転写膜の製造方法について説明する。ここでは、水溶性樹脂層１０２をポリビニルアルコール（けん化度８０％、重合度５００）により形成する場合を例に説明する。
【００２４】
基材１０１に、水溶性樹脂層１０２の材料であるポリビニルアルコール水溶液をメイヤーバー方式により均一に塗布し、１００℃、２分間の加熱処理することにより、水溶性樹脂層１０２を乾燥膜厚１μｍで形成する。つぎに、水溶性樹脂層１０２上に光触媒層１０３を形成する。ここでは、光触媒層１０３として、ＴｉＯ２粒子が結着剤である無機材料シリカ中に分散した層を形成する。例えば、無定型シリカの前駆体に結晶性チタニア（ＴｉＯ２）粒子を分散させた懸濁液を基材１０１の表面に塗布した後加熱することにより、前駆体を加水分解させながら脱水縮重合させ、シリカによって結着された結晶性チタニア粒子の被膜を形成する方法を用いることができる。このような光触媒層１０３の形成方法は、例えば特許第２７５６４７４号公報等に詳しく記載されている公知の形成方法である。
【００２５】
このようにして形成した光触媒層１０３の上に、必要に応じてアンカー層１０４を形成する。アンカー層は、シリコーンアクリレートをメイヤーバー方式等により形成する。
【００２６】
つぎに、本実施の形態の光触媒層転写膜を用いて、対象物２０１を被覆する方法について図２（ａ）〜（ｄ）を用いて説明する。ここでは、接着層２０２によって接着する場合を例に説明する。
【００２７】
図２（ａ）のように対象部２０１の表面には、予め粘着剤や接着剤を塗布し、接着層２０２を形成しておく。つぎに、本実施の形態の光触媒層転写膜を光触媒層１０３（またはアンカー層１０４）を接着層２０２に接着する。これにより、図２（ｂ）のように対象物２０１の表面には、接着層２０２により光触媒層１０３（またはアンカー層１０４）が接着され、光触媒層１０３上に水溶性樹脂層１０２および基材１０１が搭載された構造となる。このとき、基材１０１と水溶性樹脂層１０２との接着力は、接着層２０２による対象物２０１と光触媒層１０３（またはアンカー層１０４）との接着力を小さくなるように設計されているため、図２（ｃ）のように基材１０１を剥離することができる。この剥離性は、光触媒層１０３が活性化され、水溶性樹脂１０２の界面が光触媒層１０３の有機物分解性によって腐食された後であっても、良好に維持され、基材１０１を容易に剥がすことができる。
【００２８】
これにより、対象物２０１の表面には、接着層２０２、（アンカー層１０４）、光触媒層１０３、水溶性樹脂層１０２が順に積層され、基材１０１から対象物２０１へ光触媒層１０３が転写された構造となる。この後、対象物２０１の表面に水道水等を掛けて水溶性樹脂層１０２を洗い流す工程を行うことにより、対象物２０１を光触媒層１０３で被覆する作業が完了する。なお、対象物２０１が配置される環境が雨水等の水がかかる環境である場合には、水溶性樹脂層１０２を意図的に洗い流す工程を行わず、水溶性樹脂層１０２が残った状態で作業を完了させることも可能である。この場合であっても、対象物に雨水等の水がかかることにより、水溶性樹脂層１０２は容易に溶解して流れ、除去される。いずれの場合も、最終的には、図２（ｄ）のように対象物２０１の表面には、接着層２０２（およびアンカー層１０４）を介して、光触媒層１０３のみで被覆された構造となる。これにより、光触媒層１０３が露出され、超親水性作用による防汚効果、有機物分解作用による殺菌効果等を発揮する。
【００２９】
このように本実施の形態の光触媒層転写膜を使用することにより、基材１０１を容易に剥離することができ、基材１０１は対象物上に残らないため、光触媒層１０３で対象物２０１を被覆しながら、基材１０１によって対象物２０１の素材感を損うことがない。また、複雑な形状の対象物２０１であっても薄い光触媒層１０３で被覆でき、基材１０１の皺等の問題を生じない。したがって、基材１０１の問題を生じさせることなく、光触媒層１０３を転写でき、光触媒層１０３の用途を広げることができる。
【００３０】
なお、水溶性樹脂層１０２を、ポリビニルピロリドン、水溶性ナイロンに変更して光触媒層転写膜を製造したところ、上述のポリビニルアルコールの場合と同様の工程で対象物２０１の表面へ光触媒層１０３を転写することが可能であった。
【００３１】
比較例として、水溶性樹脂層１０２を配置せず、他の構成は上記実施の形態と同様にした比較例の光触媒層転写膜を製造した。これを図２（ａ）、（ｂ）のように対象物２０１上に接着したところ、基材１０１を剥がすことが困難であった。特に、有機物分解性の高い光触媒層１０２を使用した場合には、光触媒層１０２の有機物分解効果によって基材１０１が腐食され、基材１０１を剥離することがさらに難しかった。
【００３２】
この比較例との比較により、本実施の形態の光触媒層転写膜は、水溶性樹脂層１０２を配置したことにより、基材１０１を剥離できることが確認できた。
【００３３】
また、別の実験により本実施の形態の光触媒層転写膜は、基材１０１の剥離前に時間が経過し、光触媒層１０３によって水溶性樹脂層１０２が腐食された場合であっても、剥がれやすさを維持できることがわかった。
【００３４】
上述の実施の形態では、接着層２０２を使用したが、熱圧着等によって接着することも可能である。この場合、光触媒層１０３の対象物２０１への転写工程において接着層２０２を形成せず、熱圧着等により接着する工程に変更する他は上述の場合と同様である。
【００３５】
なお、上述の実施の形態では、接着層２０２を対象物２０１上に予め形成しているが、光触媒層転写膜の光触媒層１０３（またはアンカー層１０４）の表面に予め接着層２０２を形成しておくことが可能である。この場合、アンカー層１０４と接着層２０２とを兼用させることもできる。接着層２０２を光触媒層転写膜に設ける場合には、接着層２０２上に運搬時等に接着層２０２を保護する剥離膜を配置しておき、剥離膜を剥がして対象物２０１に貼り付け、貼り付けた後基材１０１を剥がすという手順で、容易に光触媒層１０３を対象物２０１に転写することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本実施の形態の光触媒層転写膜の構造を示す断面図。
【図２】（ａ）〜（ｄ）図１の光触媒層転写膜を対象物に転写する工程を示す説明図。
【符号の説明】
【００３７】
１０１・・・基材、１０２・・・水溶性樹脂層、１０３・・・光触媒層、１０４・・・アンカー層、２０１・・・対象物、２０２・・・接着層。
【図１】
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【図２】
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